你知道吗--现代科学中的100个问题-第8章

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　　　　然而，事情还不止这样，冥王星具有一些不寻常的特性因而与其他大行星很不相同，这使它引起了天文学家很大的好奇心。例如：

　　　　（１）冥王星有比其他各大行星形状更扁长的椭圆轨道。正圆的偏心率为零，地球轨道的偏心率只有０．０１７，这使它近于是个正圆。然而冥王星的偏心率却为０．２５。有的时候，它离太阳会近到４３亿公里；有的时候却远达７２亿公里。事实上，当冥王星离太阳最近时，它要比海王星还接近太阳，因此有一段时间它不再是最远的一颗行星。现在它正在向比海王星还靠近太阳的位置运动，它将把这种地位保持四十年上下。

　　　　（２）冥王星的轨道在所有大行星当中是最倾斜的。如果在太阳的一侧把所有的行星在它们的轨道上排成一列的话，它们差不多刚好一个挨着一个，只有冥王星是例外。冥王星的轨道平面与我们的地球轨道平面成１７度角，因此，它既可能高踞于其它行星的总平面之上，也可能远远落在它们的总平面之下。因此，它从来不会在跨越海王星轨道时与海王星碰撞——离海王星远着呐。

　　　　（３）除冥王星外，八大行星可分成两类。第一类是靠近太阳的四颗行星：水星、金星、地球和火星，这些行星都比较小，密度比较大，相对来说没有多少大气。此外，还有四颗较远的行星：木星、土星、天王星和海王星，它们是大行星，密度小，大气层很厚，冥王星不属这些“气儿吹成的大块头”之列，但却象内行星一样，是一个小小的致密世界。它所处的位置确实有些不相称。

　　　　（４）除水星和金星外——它们离太阳太近了，万有引力效应会使它们的运动减慢——其他行星都可以说是绕着自己的轴心迅速转动着的。它们的运转周期从１０小时到２５小时。但是，冥王星的自转周期是１５３小时——差不多是七天。

　　　　为什么一切都是这样地走极端呢？冥王星这样与众不同是什么原因呢？

　　　　有人提出了一个特别有意思的设想。这种设想认为：冥王星在一开始并不是颗行星，而是海王星的一颗卫星，而在某种宇宙灾变中，它从自己的卫星轨道上被抛了出来，成了独立的行星。

　　　　这样的爆炸（如果真的是爆炸的话）完全能够把它送上一个倾斜的、不匀称的轨道，但这个轨道还会把它带回自己原来从海王星抛出去的地方。

　　　　作为一颗卫星，它可以是小而致密的，无须象真正的外行星那样一定得是那种气儿吹成的大块头。而且，它还能以自己在海王星重力作用下绕海王星运行时所具有的旋转速度自转下去（卫星一般都是这样的，我们的月亮就是如此）。这时，冥王星就很容易以七天为自己的自转周期了（月亮的自转周期是四个星期）。当冥王星从海王星那里被甩出去时，它可以保持自己的自转周期，同时以最特殊的身份成了一颗行星。

　　　　不过，糟糕的是，所有这一切都只是臆测。对于冥王星是否曾是海王星的卫星，我们并没有过硬的证据。即使算是说对了的话，我们也还不知道冥王星是被什么灾变把它搞成现在这个样子的。
第24节
　　　　彗星把人类恐吓了许多年代。偶尔，天空中会莫明其妙地出现一颗彗星。它的形状和其他任何天体都不相同。它模模糊糊，轮廓并不清晰，而且还拖着一个不甚分明的尾巴。在某些富于想象的人看来，这个尾巴很象是一个哭泣着的妇女的散乱头发（“彗星”一词就是从拉丁文的“头发”一词变来的），因此，人们认为它预示着大难将临。

　　　　到了十八世纪，人们终于确认出，某些彗星在固定的轨道上绕着太阳转动，不过，这些轨道一般都是非常扁长的。当彗星在轨道的远端时，人们看不到它们。只有当它们位于近端时——这在几十年中才有一次（也许是上百或上千年）——它们才成为可以看见的天体。

　　　　１９５０年，一位名叫奥尔特的荷兰天文学家提出，有一团巨大的星云，其中可能包含着几十亿颗小行星，在距离太阳一光年或甚至更远的地方运行。它们比冥王星这颗最远的行星还要远一千倍，而且，尽管它们为数甚众，我们却全然看不见它们。每隔那么一段时间，可能在邻近恒星的引力作用下，一些小行星在轨道上的运动会放慢下来，并开始朝太阳的方向落下。偶尔会有某个小行星深深地钻进太阳系的内部，在离太阳几百万公里的近处翱翔，自此之后，它就将保持自己的新轨道，成为我们所看到的彗星。┃米┃花┃书┃库┃ ；http：//__

　　　　几乎与此同时，美国天文学家惠普勒也提出，彗星主要是由低沸点的物质（如氨和甲烷）构成的，同时也包含有细碎的石砾。这团彗星云在远离太阳的时候，氨、甲烷和其他物质都凝固成为坚硬的“冰块”。

　　　　这种冰冷的彗星结构，在外层空间迅速运行时是稳定的。但是，一旦它们慢了下来，向太阳靠近时，又会出现什么情况呢？当它进入太阳系内层时，会从太阳接受到越来越多的热量，使得冰块开始变成蒸汽，原先被凝在冰块表层的石砾颗粒得到了自由，结果，彗星的核心就被一团尘埃和蒸汽所形成的云雾包围起来。越靠近太阳，这团云雾就越稠密。

　　　　太阳朝四面八方刮着太阳风——一种向外奔涌的亚原子粒子云。太阳风对彗星有一股作用力，这种力超过了彗星本身的微弱引力，彗星内的尘雾云就开始被太阳风吹出来，向背离太阳的方向伸展。随着彗星接近太阳，太阳风加强了，尘雾云就成了背离太阳方向的一条长尾。离太阳越近，尾巴就越长，然而，这种尾巴是由极其稀薄的分散物质构成的。

　　　　自然，彗星一旦进入太阳系的内层空间，就不会长期存在下去。每靠近太阳一次，就造成一次物质损失。这样，转了几十次以后，彗星就变成了很小的石头核，或者干脆碎裂成小陨石团。有一些这样的陨石团正在确定的轨道上围绕太阳运行。当它们在地球的大气层里穿过时，就会出现壮观的“流星雨”。这些流星雨无疑是彗星的遗骸。
第25节
　　　　月球的引力造成地球两侧海水的升涨，形成每日两次的涨潮。随着地球从西向东自转，这两次涨潮——一次永远冲着月亮，另一次则背着月亮——在地球上从东向西移动。

　　　　潮水在地球上运动时，会在白令海和爱尔兰海这样的浅海海底掠过。这样会造成摩擦，把转动的能量变成热。由于地球的转动能就这样慢慢地消耗着，我们这颗星球的绕轴自转就会放慢。潮汐对地球旋转所起的作用就像一副车闸，结果，每隔一千年，地球上的一天就会延长一秒钟。

　　　　在月球引力影响下位置升高的不只是海洋。地球的固态地壳也相应发生变化，不过不那么容易注意到就是了。岩层会沿着地球产生两次轻微的凸起，一次朝着月亮，一次在地球的另一面。在岩石绕着地球凸起的过程中，岩层之间的摩擦力也消耗着地球的转动能量。当然，这种凸起并不造成岩石环绕地核的转动，但是，当我们这个行星运动而使各个不同的部分在月亮下面经过时，这种凸起会此起彼伏。

　　　　月球上没有大海，没有潮汐。然而，它的固体表面层会对地球的引力发生反应——地球的引潮力比月球对地球的引潮力大八十倍，因此，月面凸起的程度要比地面大得多。同时，如果月球也是以二十四小时为周期自转的话，月球上所受到的潮汐摩擦力就要比地球上强烈。此外，由于月球的质量比地球小许多倍，要是它的自转周期与地球相同，它在开始时所具有的总能量就要小得多。

　　　　随着月球上较小的初始转动能量在地球所引起的较大凸起中迅速消耗掉，它的自转周期相对说来就会以很快的速度变长。它的自转速度一定早在几百万年前就减慢到月球的一天等于地球的一个月那么长的地步了。到了这时，月亮就会永远用同一面对着地球。

　　　　这时，月面的凸起就被“冻结”起来，有一处凸起就在我们所看到的这一面的正中央，永远对着我们。另一处就在我们所看不到的那一面的正中央，永远背着我们。在月球运行时，这两处都不再变动位置，于是不再有升降变动，也就没有摩擦效应来改变月球的自转周期了。因此，月球将永远保持着以同一面朝向我们的状态。你瞧，这并不是出于巧合，而是引力和摩擦作用的必然结果。

　　　　月球的情况是较为简单的。在一定条件下，潮汐摩擦力可以造成更复杂的稳定条件。例如，近八十年来，人们一直认为水星（离太阳最近的行星，受太阳引力的影响最强烈）也象月球以一面朝向地球一样，总是以一面对着太阳。实际上人们已经发现，在水星的情况下，摩擦效应能造成周期为５８天的稳定自转，这刚好是水星绕太阳公转周期——８８天——的三分之二。
第26节
　　　　只要能够假设宇宙间所有各个物体的质量都集中在一点，牛顿的万有引力定律就可以用十分简单的公式表达出来。如果物体是在很远的地方，我们就可以作这种假设。但是，物体彼此离得越近，就越需要把质量是分布在一个大区域里这一点考虑进去。

　　　　即使在这种情况下，只要能保证如下两点，结果也还是很简单的：（１）物体是一个圆球；（２）它的密度沿半径方向对称分布。所谓“沿半径方向对称分布”，是指这样的情况：如果物体在中心上密度很大，而在离开中心时密度变得越来越小，那么，无论我们从中心点沿哪一条半径向外走，它的密度都以同样方式减小。即使密度有什么突变，也没有什么关系，只要这种变化在从中心向各个方向走时都同样发生就行。

　　　　所有天体，只要它们足够大，就几乎都满足这两个条件。它们在形状上一般都很接近于球体，密度也差不多总是沿半径对称的；当然，在天体彼此相隔十分近的时候，应该允许出现一定的偏差。在研究月球和地球间的引力效应时，就要考虑到地球不是个正球体，它在赤道区域内有些隆起。隆起部分的多余物质产生了自己的微小的引力效应，这是必须考虑进去的。

　　　　二十世纪六十年代，美国把几只空间容器（“月球轨道探测”）发射到围绕月球运行的轨道。由于详细地掌握了月球的大小和形状，火箭专家相信自己能够精确地计算出这些容器环绕月球的速度该有多大。然而，使他们惊讶的是，他们发现这些空间容器在轨道的某些地方走得太快了一点。

　　　　人们对这些轨道进行了详细研究，结果发现，空间容器在飞越月球上广大的叫做“海”的地区——这是一些平坦的地区，几乎没有火山——时，速度会稍稍变快一些，这只能是由于月球的密度沿半径并不十分对称而造成的。在这些“海”中，一定存在着太多的质量，所以产生了事先没有预料到的附加引力效应。于是，天文学家开始谈起“质量集中”，或者简称为“质集”的现象来了。

　　　　质集是什么原因造成的呢？

　　　　现在有两种理论。有些天文学家认为，这些平原地区是由极大的陨石在月球上碰撞出来的特大号环形